Mikroarray: Erklärung und Definition
Ein Mikroarray ist ein Laborwerkzeug, mit dem die Expression von Tausenden von Genen gleichzeitig nachgewiesen werden kann. DNA-Mikroarrays sind Mikroskop-Objektträger, die mit Tausenden winziger Punkte an definierten Positionen bedruckt sind, wobei jeder Punkt eine bekannte DNA-Sequenz oder ein bekanntes Gen enthält. Oft werden diese Objektträger als Gen-Chips oder DNA-Chips bezeichnet.
Die an jedem Objektträger angebrachten DNA-Moleküle fungieren als Sonden zum Nachweis der Genexpression, die auch als Transkriptom oder Satz von Boten-RNA (mRNA)-Transkripten bekannt ist, die von einer Gruppe von Genen exprimiert werden.
Um eine Microarray-Analyse durchzuführen, werden mRNA-Moleküle typischerweise sowohl aus einer experimentellen Probe als auch aus einer Referenzprobe gesammelt. Beispielsweise könnte die Referenzprobe von einer gesunden Person entnommen werden und die Versuchsprobe könnte von einer Person mit einer Krankheit wie Krebs entnommen werden. Die beiden mRNA-Proben werden dann in komplementäre DNA (cDNA) umgewandelt und jede Probe wird mit einer fluoreszierenden Sonde einer anderen Farbe markiert. Beispielsweise kann die experimentelle cDNA-Probe mit einem roten Fluoreszenzfarbstoff markiert werden, während die Referenz-cDNA mit einem grünen Fluoreszenzfarbstoff markiert werden kann. Die beiden Proben werden dann zusammengemischt und an den Microarray-Objektträger binden gelassen.
Der Vorgang bei dem die cDNA-Moleküle an die DNA-Sonden auf dem Objektträger binden, wird als Hybridisierung bezeichnet. Nach der Hybridisierung wird der Mikroarray gescannt, um die Expression jedes auf dem Objektträger aufgedruckten Gens zu messen. Ist die Expression eines bestimmten Gens in der Versuchsprobe höher als in der Referenzprobe, erscheint der entsprechende Fleck auf dem Microarray rot. Ist die Expression in der Versuchsprobe dagegen geringer als in der Referenzprobe, erscheint der Fleck grün. Schließlich erscheint der Fleck gelb, wenn in den beiden Proben ein gleicher Ausdruck vorhanden ist.
Die durch Mikroarrays gesammelten Daten können verwendet werden, um Genexpressionsprofile zu erstellen, die gleichzeitige Veränderungen in der Expression vieler Gene als Reaktion auf einen bestimmten Zustand oder eine bestimmte Behandlung zeigen.